HHK：面向体域网的硬件导向跨部位PPG密钥生成架构

体域网络（BAN）需要可穿戴节点在无用户交互的情况下建立会话密钥，并证明两个节点位于同一身体上。本文提出了一种用于BAN的多部位光电容积脉搏波（PPG）密钥协商处理器，集成了信号调理、带通滤波、脉搏起始点检测、心搏对齐、格雷编码量化和极化码模糊承诺。该算法在静息状态下的手腕和指尖记录上达到95.6%的密钥一致率；在16名动态受试者中，该处理器在头部与手腕、手腕与脚踝、头部与脚踝之间分别达到69.2%、54.8%和50.0%的一致率，而五种先前方法中最佳者仅为2.3%。该处理器在AMD XC7Z020 FPGA上实现并测试，功耗为261 $\mu$W。采用NanGate 45 nm库综合后，其占用面积为0.394 mm$^2$，最高工作频率为258 MHz，每次解码需要0.208 $\mu$J。我们进一步对该系统发起攻击，并表明公开的辅助数据所泄露的比特数多于心搏间期所携带的比特数，因此仅知道平均心率的窃听者可恢复39.4%的会话密钥。据我们所知，该处理器是首个可综合的RTL架构，用于BAN中基于心搏间期的PPG密钥协商，并在自由生活动态数据上进行了评估。

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